Реакция металлов с неметаллами

Эта реакция внешне напоминает горение. Металл "сгорает" в токе неметалла, образуя мельчайшие кристаллы соли, которые выглядят, как белый "дым":

2 K	+	Cl2	=	2 KCl
				хлорид калия

Реакция металлов с солями

Более активные металлы, расположенные в ряду активности левее, способны вытеснять менее активные (расположенные правее) металлы из их солей:

Zn	+	CuSO4	=	Cu	+	ZnSO4
				порошок меди		сульфат цинка

 

Физические свойства

Соли представляют собой твердые кристаллические вещества. Соли имеют широкий диапазон температур плавления и термического разложения.

По растворимости в воде различают растворимые, мало растворимые и практически нерастворимые соли. К растворимым относятся почти все соли натрия, калия и аммония, многие нитраты, ацетаты и хлориды, многие кислые соли.

Растворимость солей в воде при комнатной температуре

Кати-

Оны

Анионы

F^- Cl^- Br^- I^- S^2- NO₃^- CO₃^2- SiO₃^2- SO₄^2- PO₄^3- Na⁺ Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р K⁺ Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р NH₄⁺ Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р Mg²⁺ РК Р Р Р М Р Н РК Р РК Ca²⁺ НК Р Р Р М Р Н РК М РК Sr²⁺ НК Р Р Р Р Р Н РК РК РК Ba²⁺ РК Р Р Р Р Р Н РК НК РК Sn²⁺ Р Р Р М РК Р Н Н Р Н Pb²⁺ Н М М М РК Р Н Н Н Н Al³⁺ М Р Р Р Г Р Г НК Р РК Cr³⁺ Р Р Р Р Г Р Г Н Р РК Mn²⁺ Р Р Р Р Н Р Н Н Р Н Fe²⁺ М Р Р Р Н Р Н Н Р Н Fe³⁺ Р Р Р - - Р Г Н Р РК Co²⁺ М Р Р Р Н Р Н Н Р Н Ni²⁺ М Р Р Р РК Р Н Н Р Н Cu²⁺ М Р Р - Н Р Г Н Р Н Zn²⁺ М Р Р Р РК Р Н Н Р Н Cd²⁺ Р Р Р Р РК Р Н Н Р Н Hg²⁺ Р Р М НК НК Р Н Н Р Н Hg₂²⁺ Р НК НК НК РК Р Н Н М Н Ag⁺ Р НК НК НК НК Р Н Н М Н

Условные обозначения:

Р — вещество хорошо растворимо в воде; М — малорастворимо; Н — практически нерастворимо в воде, но легко растворяется в слабых или разбавленных кислотах; РК - нерастворимо в воде и растворяется только в сильных неорганических кислотах; НК - нерастворимо ни в воде, ни в кислотах; Г - полностью гидролизуется при растворении и не существует в контакте с водой. Прочерк означает, что такое вещество вообще не существует.

В водных растворах соли полностью или частично диссоциируют на ионы. Соли слабых кислот и (или) слабых оснований подвергаются при этом гидролизу. Водные растворы солей содержат гидратированные ионы, ионные пары и более сложные химические формы, включающие продукты гидролиза и др. Ряд солей растворимы также в спиртах, ацетоне, амидах кислот и др. органических растворителях.

Из водных растворов соли могут кристаллизоваться в виде кристаллогидратов, из неводных - в виде кристаллосольватов, например СаВг2 • ЗС2Н5ОН.

Данные о различных процессах, протекающих в водносолевых системах, о растворимости солей при их совместном присутствии в зависимости от температуры, давления и концентрации, о составе твердых и жидких фаз могут быть получены при изучении диаграмм растворимости водно-солевых систем.

Химические свойства солей

Наиболее распространенные реакции солей – реакции обмена и окислительно-восстановительные реакции. Сначала рассмотрим примеры окислительно-восстановительных реакций.

Окислительно-восстановительные реакции солей

Поскольку соли состоят из ионов металла и кислотного остатка, их окислительно-восстановительные реакции условно можно разбить на две группы: реакции за счет иона металла и реакции за счет кислотного остатка, если в этом кислотном остатке какой-либо атом способен менять степень окисления.

а) Реакции за счет иона металла.

Поскольку в солях содержится ион металла в положительной степени окисления, они могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, где ион металла играет роль окислителя. Восстановителем чаще всего служит какой-нибудь другой (более активный) металл. Приведем пример:

Hg2+SO4	+	Sn0	=	Hg0	+	Sn2+SO4
соль менее активного металла (окислитель)		более активный металл (восстановитель)

Принято говорить, что более активные металлы способны вытеснять другие металлы из их солей. Металлы, находящиеся в ряду активности левее, являются более активными.

б) Реакции за счет кислотного остатка.

В кислотных остатках часто имеются атомы, способные изменять степень окисления. Отсюда – многочисленные окислительно-восстановительные реакции солей с такими кислотными остатками.

 

Например:

Na2S–2	+	Br20	=	S0	+	2 NaBr–1
соль сероводородной кислоты				сера

 

2 KI–1	+	H2O2–1	+	H2SO4	=	I20	+	K2SO4	+	2 H2O–2
соль иодоводородной кислоты						иод

 

2 KMn+7O4	+	16 HCl–1	=	5 Cl20	+	2 KCl	+	2 Mn+2Cl2	+	8 H2O
соль марганцевой кислоты								хлорид марганца

 

2 Pb(N+5O3–2)2	=	2 PbO	+	4 N+4O2	+	O20
соль азотной кислоты	при нагревании

Обменные реакции солей

Такие реакции могут происходить, когда соли реагируют:

а) с кислотами;

б) с щелочами:

в) с другими солями.

При проведении обменных реакций берут растворы солей. Общим требованием для таких реакций является образование малорастворимого продукта, который удаляется из раствора в виде осадка. Например:

а) CuSO₄ + H₂S = CuS (осадок) + H₂SO₄

AgNO₃ + HCl = AgCl (осадок) + HNO₃

б) FeCl₃ + 3 NaOH = Fe(OH)₃ (осадок) + 3 NaCl

CuSO₄ + 2 KOH = Cu(OH)₂ (осадок) + K₂SO₄

в) BaCl₂ + K₂SO₄ = BaSO₄ (осадок) + 2 KCl

CaCl₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ (осадок) + 2NaCl

Если хотя бы один продукт таких обменных реакций не уходит из сферы реакции в виде осадка (иногда – в виде газа), то при смешивании растворов образуется только смесь ионов, на которые при растворении распадаются исходная соль и реагент. Таким образом, обменная реакция произойти не может.